JP3625766B2

JP3625766B2 - Substrate surface treatment apparatus and substrate surface treatment method

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Publication number: JP3625766B2
Application number: JP2000397412A
Authority: JP
Inventors: 孝志原; 剛奥村
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002198349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の表面に蒸気を供給して、基板の表面に処理を施す基板表面処理装置および基板表面処理方法に関する。たとえば、塩酸、硝酸、硫酸、ふっ酸（ＨＦおよび無水ＨＦを含む）、酢酸などのような酸を含む蒸気を基板の表面に導き、いわゆる気相エッチング処理によって基板の表面の膜を除去するための基板表面膜除去装置および基板表面膜除去方法、あるいは、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）などのようなレジスト密着強化剤の蒸気を基板の表面に導き、いわゆるＨＭＤＳ処理によって基板の表面にレジストの密着をよくするためのレジスト密着強化膜を塗布するためのレジスト密着強化剤塗布装置およびレジスト密着強化剤塗布方法などに関する。
【０００２】
また、処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置およびプラズマディスプレイ用ガラス基板、ならびに光、磁気および光磁気ディスク用基板などの各種の基板が含まれる。また、基板の材質としては、シリコン、ガラス、樹脂およびセラミックなどの材質が含まれる。
【０００３】
なお、基板表面膜除去装置および基板表面膜除去方法の場合には、基板表面の膜の除去は、所定の膜の一部または全部の選択的除去を目的としていてもよく、また、基板表面の洗浄を目的としていてもよい。
【０００４】
【従来の技術】
半導体装置製造工程の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）上にメモリキャパシタ膜を作製する工程においては、ウエハの温度を５０℃〜８０℃に加熱した状態でウエハ表面へふっ酸蒸気を供給することにより、熱酸化膜またはＣＶＤ（化学的気相成長）酸化膜をエッチングストッパ膜として、ＢＳＧ（Boron-Silicate Glass）、ＰＳＧ（Phosphor-Silicate Glass）、ＢＰＳＧ（Boron-doped Phosphor-Silicate Glass）などの犠牲酸化膜を選択的にエッチング除去している。あるいは、半導体装置製造工程の洗浄工程においては、このふっ酸蒸気のエッチングによるリフトオフ効果を利用して、ウエハ表面の異物を除去してウエハ表面を洗浄している。
【０００５】
一方、半導体装置の特にフォトリソ工程においては、フォトレジスト膜のウエハに対する密着性をよくするために、ウエハ上へのフォトレジスト膜の塗布前に、ウエハの温度を４０℃〜１１０℃に加熱した状態でＨＭＤＳなどのレジスト膜密着強化剤の蒸気をウエハ表面に向けて供給して、ウエハ表面に密着強化剤の膜を塗布している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のふっ酸蒸気によるエッチングおよび洗浄プロセスは、極めて微妙なプロセスである。このプロセスには、ウエハ表面上におけるふっ酸蒸気の濃度や流量が大きく関与している。すなわち、ウエハ表面へのふっ酸蒸気の供給が不均一であると、ウエハの面内で均一なエッチング処理および洗浄処理を行うことができない。またこれと同様に、上述のレジスト膜密着強化剤の蒸気による塗布プロセスにおいても、ウエハ表面へのレジスト膜密着強化剤の供給が不均一であると、ウエハの面内で均一な塗布処理を行うことができない。すなわち、いずれの蒸気による処理プロセスにおいても、ウエハ表面への供給が不均一であると、ウエハの面内で均一な処理を行うことができない。
【０００７】
これらのウエハの面内で均一な処理を行うために、従来は、所定のノズル（以下、導入ノズルという）から容器内に蒸気を導入して一時的に収容し、その後、この容器の底面に設けられて多数の貫通孔がほぼ全体に形成された円形のパンチングプレートを介して蒸気を供給するようにしていた。しかしながら、上記導入ノズルの配置により、このノズルの延長線上付近の領域の貫通孔からの蒸気の流量だけが多くなってしまったり、貫通孔の孔径や加工具合などの微妙なバラツキによって各貫通孔からの蒸気の流量が不均一になったりするため、現実には、上記問題は十分には解決されていなかった。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、蒸気を用いた基板表面の処理を基板面内で均一に行うことができる基板表面処理装置および基板表面処理方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板の表面に蒸気を供給して、基板の表面に処理を施す基板表面処理装置において、基板を保持しつつ、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板保持手段（４５）と、この基板保持手段に保持された基板に向けて蒸気を供給する蒸気供給機構（９０）とを備え、蒸気供給機構は、基板保持手段に保持された基板に対向する位置に設けられ、蒸気の導入口（３６ａ）を有する供給室（９１）と、基板保持手段を含む空間と供給室内の空間とを仕切るように設けられ、供給室内の蒸気を基板保持手段に保持された基板に供給するためのスリット状の蒸気供給孔（９３ａ）を有する整流部材（９３）とを備えることを特徴とする基板表面処理装置である。
【００１０】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じである。
【００１１】
この構成によれば、蒸気が導入口から供給室内に供給される。この場合、蒸気は、供給室において流路の断面積が拡大されて広がった後、蒸気供給孔から吐出される。これにより、蒸気供給孔での蒸気の流量分布がより均一化されるため、基板表面での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。また、基板保持手段によって基板が回転されつつ、その基板の表面にスリット状の蒸気供給孔から蒸気がほぼカーテン状に供給される。これによると、蒸気供給孔がスリット形状であるので、多数の貫通孔から蒸気を供給する従来の技術のように導入ノズルの配置や蒸気供給孔の孔径や加工のバラツキなどによって、蒸気供給孔からの蒸気の流量分布が不均一になることが抑制され、基板が回転されている限り、基板表面での蒸気の濃度分布や流量分布を均一にできる。このため、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内で均一に行うことができる。
【００１２】
ここで、「スリット状」とは、幅に比べて長さが長い細長い形状のことを指す。また、「スリット状の蒸気供給孔」は、たとえば、薄板材に開けられたスリット状の貫通孔であってもよいし、ブロック状の部材に開けられたスリット状の開口部であってもよいし、あるいは、隙間をもって向かい合う２枚の平板のスリット状の開口部であってもよい。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板表面処理装置において、蒸気供給孔（９３ａ）は、基板保持手段に保持されている基板の表面に平行な平面内において延びるように設けられていることを特徴とする基板表面処理装置である。
【００１４】
この構成によれば、蒸気供給孔は基板の表面に平行な方向に延びて設けられている。これにより、蒸気供給孔から基板表面までの距離はどの位置においても一定であるため、基板表面での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできるので、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００１５】
なお、この請求項２に記載の発明において、請求項３に記載の発明のように、整流部材（９３）は、基板保持手段に保持されている基板の表面に対向し、該基板の表面に平行な上記平面内において上記蒸気供給孔の周囲に広がる整流面（９３の下面）を有することが好ましい。この場合には、基板に平行で蒸気供給孔を含む平面内において広がる整流面を有するような整流部材が設けられている。これにより、基板表面と整流部材の整流面との間は、平行な２面で囲まれた処理空間となるため、基板の回転による乱流が最小限に抑えられる。このため、基板の処理空間における蒸気の流れが乱されて偏ってしまうことがないので、基板表面での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００１６】
なお、整流部材は、蒸気供給孔を含み基板表面に平行に対向する平面（整流面）を有するものであればよく、たとえば、少なくとも一つの整流面が形成された薄板状の部材であってもよいし、少なくとも一つの整流面が形成されたブロック状部材であってもよい。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、蒸気供給孔（９３ａ）は、基板の回転軸（ＯＷ）に交差するように設けられていることを特徴とする基板表面処理装置である。
【００１８】
この構成によれば、基板の回転軸の延長線上に少なくとも蒸気供給孔が開口している。これにより、基板の回転中心（回転軸と基板との交点）においても確実に蒸気が供給される。このため、基板の回転中心を含む基板表面全域での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００１９】
なお、この請求項４に記載の発明において、請求項５に記載の発明のように、蒸気供給孔（９３ａ）は、少なくとも基板の回転半径を覆う範囲に設けられているのが好ましい。この場合、基板の回転中心から基板の回転外周に至る範囲全域に対して確実に蒸気が供給される。これにより、基板が回転している限り、基板表面全域での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００２０】
ここで、「基板の回転外周」とは、基板が回転する際に、基板の回転中心から最も遠い基板上の点が描く円軌跡のことで、「基板の回転半径」とは、この基板の回転外周の半径のことである。たとえば、基板が円形の場合は、回転外周は基板自体の外周に等しく、回転半径は基板自体の半径に等しいが、基板が角形、たとえば長方形である場合には、回転外周は基板の角部が描く円軌跡であり、回転半径は基板の対角線の長さの半分に等しい。
【００２１】
なお、さらに、請求項６に記載の発明のように、蒸気供給孔（９３ａ）は、少なくとも基板の回転直径を覆う範囲に設けられていることが好ましい。この場合、基板の回転外周から回転中心を介して反対側の回転外周に至る範囲全域に対して確実に蒸気が供給される。これによれば、請求項５の発明に比べてさらに、基板が１回転する間に２回の蒸気供給を行うことができ、仮にスリット状の孔の幅が長さ方向に関して不均一であったとしても、２回の蒸気供給によってこの不均一さを平均化することができる。このため、基板表面全域での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００２２】
なお、基板が１回転する間の蒸気供給の回数を増加させればさせるほど蒸気の濃度分布や流量分布の均一性を向上できることになる。たとえば、蒸気供給孔を、基板の回転軸を中心とする十字状や放射状のスリット状の孔とすればよい。しかし、このような構成にすると、結局、蒸気供給孔の開口面積の合計が増えるため、蒸気供給孔での蒸気の流量分布の均一性が低下してしまい、基板表面での濃度や流量の分布は必ずしもよくなるとは限らない。
【００２３】
ここで、「基板の回転直径」とは、基板の回転外周の直径であり、言い換えれば、基板の回転半径の２倍である。たとえば、基板が円形の場合は、回転直径は基板自体の直径に等しいが、基板が角形、たとえば長方形である場合には、回転直径は基板の対角線の長さに等しい。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、蒸気供給孔に連通し、互いに平行に向かい合う一対の面で挟まれた通路（９２ｂ）をさらに有することを特徴とする基板表面処理装置である。
【００２５】
この構成によれば、蒸気は、平らな隙間状の通路を介して蒸気供給孔から基板へと供給される。これにより、蒸気供給孔からの蒸気の吐出方向が安定し、蒸気供給孔付近での蒸気の乱流を抑制するため、基板表面への蒸気の供給を確実に行うことができ、蒸気を用いた基板表面の処理を、基板の面内でさらに均一に行うことができる。
【００２６】
ここで、「一対の面」とは、一対の平面であってもよいし、一対の曲面であってもよいが、蒸気の吐出方向の安定性を考慮すると、一対の平面である方が好ましい。
【００２７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、基板保持手段に保持されている基板を加熱する基板加熱手段（４５ｂ）をさらに備えることを特徴とする基板表面処理装置である。
【００２８】
この構成によれば、基板加熱手段によって蒸気が供給されている基板を加熱することができる。これにより、蒸気による基板処理に最適な温度とすることができ、基板処理を良好に行うことができる。
【００２９】
たとえば、基板の処理がエッチング処理である場合には、エッチング処理速度を増減させたり、エッチング選択比を大きくすることができ、また、密着強化剤塗布処理である場合には、密着強化剤塗布膜の均一性を向上させることができる。
【００３０】
ここで、「基板加熱手段」とは、基板保持手段内に内蔵された面発熱ヒータであってもよいし、基板保持手段の上方に設けられた赤外線ランプまたはセラミックヒータであってもよい。
【００３１】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１から８までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、上記蒸気は、基板の表面の膜を除去するための酸を含む蒸気であることを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３２】
この構成によれば、酸を含む蒸気が蒸気供給孔から基板に供給され、基板表面をエッチング処理または洗浄処理することができ、請求項１から８までのいずれかに記載の基板表面処理装置との組合わせにより、蒸気を用いて基板表面を均一に気相エッチングまたは気相洗浄することができる。
【００３３】
ここで、「酸を含む蒸気」とは、塩酸、硝酸、硫酸、ふっ酸（ＨＦおよび無水ＨＦを含む）、または酢酸であってもよい。
【００３４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１から９までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、供給室は、少なくとも基板の回転半径を覆うように設けられたことを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３５】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、供給室は、少なくとも基板の回転直径を覆うように設けられたことを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３６】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、供給室は、円筒状の内部空間を有することを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３７】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１から１２までのいずれかに記載の基板表面処理装置において、供給室内で整流部材のスリット状の蒸気供給孔上に設けられたノズルブロック（９２）をさらに備え、ノズルブロックは、蒸気供給孔と供給室内の空間とを連通させる通路（９２ｂ）を有することを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３８】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の基板表面処理装置において、供給室内の空間がノズルブロックにより一方および他方の拡散室（９１Ａ，９１Ｂ）に分離されたことを特徴とする基板表面処理装置である。
【００３９】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４に記載の基板表面処理装置において、ノズルブロックの側面に通路を通して蒸気供給孔に連通するブロック孔（９２ａ）が開口したことを特徴とする基板表面処理装置である。
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の基板表面処理装置において、ブロック孔は、導入口とは反対側に開口したことを特徴とする基板表面処理装置である。
【００４０】
また、請求項１７に記載の発明は、基板の表面に蒸気を供給して、基板の表面に処理を施す基板表面処理方法において、基板の中心を通り基板に垂直な回転軸を中心に基板を回転させる基板回転工程と、基板保持手段に保持された基板に対向する位置に設けられた供給室内に蒸気を導入する蒸気導入工程と、基板保持手段を含む空間と供給室内の空間とを仕切るように設けられた整流部材のスリット状の蒸気供給孔から基板回転工程において回転されている基板の表面に対して蒸気を供給する蒸気供給工程と、を備えることを特徴とする基板表面処理方法である。
【００４１】
この方法によれば、上記請求項１に記載の基板表面処理装置の発明の効果と同様に、基板表面の面内で均一な処理を行うことができるので、処理均一性が良好な基板を提供することができる。
【００４２】
なお、この請求項１７の基板表面処理方法の発明に関しても、上記請求項１から１６までのいずれかに記載の基板表面処理装置の発明に関して上述したとおりの変形と同様の変形を行うことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付けの図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図１は、この発明の一実施形態に係る基板表面膜除去装置の構成を説明するための図解的な平面図である。この装置は、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗの表面に形成された酸化膜を除去するための装置である。より具体的には、たとえば、ウエハＷ上に形成された熱酸化膜上にメモリキャパシタ形成のために使用される犠牲酸化膜（ＢＰＳＧ膜など）が形成されている場合に、この犠牲酸化膜を選択的に除去するための装置である。この処理のために、この基板表面膜除去装置では、ふっ酸の蒸気をウエハＷの表面に供給することにより、ふっ酸の気相エッチング処理によって膜除去工程が行われる。
【００４５】
装置の構成について説明すると、この装置は、処理前のウエハＷを収容したカセットＣＬが置かれるローダ部１０と、ウエハＷの表面に対して、ふっ酸蒸気による気相エッチング処理を行う気相エッチング処理部４０と、この気相エッチング処理後のウエハＷを水洗し、その後、水切り乾燥を行う水洗・乾燥処理部５０と、水洗・乾燥処理部５０によって処理された後のウエハＷを収容するためのカセットＣＵが載置されるアンローダ部６０と備えている。
【００４６】
ローダ部１０およびアンローダ部６０は、この基板表面処理装置の前面パネル７７の背後に配置されている。ローダ部１０、気相エッチング処理部４０、水洗・乾燥処理部５０、およびアンローダ部６０は、平面視においてほぼＵ字形状のウエハ搬送径路７８に沿って、この順に配列されている。
【００４７】
ローダ部１０と気相エッチング処理部４０との間には、ローダ部１０に置かれたカセットＣＬから処理前のウエハＷを１枚ずつ取り出して、気相エッチング処理部４０に搬入するローダ搬送ロボット７１が配置されている。また、気相エッチング処理部４０と水洗・乾燥処理部５０の間には、気相エッチング処理後のウエハＷを気相エッチング処理部４０から取り出して、水洗・乾燥処理部５０に搬入する中間搬送ロボット８１が配置されている。そして、水洗・乾燥処理部５０とアンローダ部６０の間には、水洗・乾燥処理後のウエハＷを水洗・乾燥処理部５０から取り出してアンローダ部６０に置かれたカセットＣＵに収容するためのアンローダ搬送ロボット７２が配置されている。
【００４８】
ローダ搬送ロボット７１、中間搬送ロボット８１およびアンローダ搬送ロボット７２は、それぞれ、下アームＬＡと上アームＵＡとを有する屈伸式のロボットの形態を有している。下アームＬＡは、図示しない回動駆動機構によって水平面に沿って回動されるようになっている。この下アームＬＡの先端に、上アームＵＡが水平面に沿う回動が自在であるように設けられている。下アームＬＡが回動すると、上アームＵＡは、下アームＬＡの回動方向とは反対方向に、下アームＬＡの回動角度の２倍の角度だけ回動する。これによって、下アームＬＡと上アームＵＡとは、両アームが上下に重なり合った収縮状態と、両アームが径路７８に沿って一方側または他方側に向かって展開された伸長状態とをとることができる。
【００４９】
このようにして、ローダ搬送ロボット７１、中間搬送ロボット８１およびアンローダ搬送ロボット７２は、処理部間またはカセット−処理部間で、径路７８に沿ってウエハＷの受渡し行うことができる。
【００５０】
気相エッチング処理後のウエハＷを水洗および乾燥させる水洗・乾燥処理部５０は、たとえば、ウエハＷを水平に保持して回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されたウエハＷに対して純水を供給する純水供給ノズルを備えている。この構成によって、ウエハＷの表面および／または裏面に純水を供給してウエハＷの表面を水洗する。水洗終了後は、純水の供給を停止し、スピンチャックを高速回転させることによって、ウエハＷの表面の水分を振り切って乾燥する。
【００５１】
図２は、気相エッチング処理部４０の構成を説明するための図解的な断面図である。気相エッチング処理部４０は、ハウジング４１内に、ふっ酸水溶液４２を密閉状態で貯留し、ウエハＷに向けて供給すべきふっ酸蒸気を発生させるふっ酸蒸気発生機構４３を備えている。このふっ酸蒸気発生機構４３の下部には、ふっ酸蒸気をウエハＷに向けて供給するためのふっ酸蒸気供給部９０が設けられている。さらに、このふっ酸蒸気供給部９０には、ほぼ円筒状の供給室９１と、この供給室９１の底部を閉塞するように、ウエハＷとほぼ平行に設けられ、細長形状のスリット孔９３ａが形成された円板状の整流板９３と、が備えられている。このふっ酸蒸気供給部９０においては、ふっ酸蒸気は、供給室９１内部を通過して、整流板９３のスリット孔９３ａからウエハＷの上面に供給される。なお、このふっ酸蒸気供給部９０周辺の詳しい構成については後述する。
【００５２】
整流板９３の下方には、処理対象のウエハＷを整流板９３に対向させた状態で水平に保持するホットプレート４５が配置されている。このホットプレート４５の内部には、ウエハＷを所定の温度（たとえば、４０℃〜８０℃）で加熱するためのヒータ４５ｂが設けられている。さらに、ホットプレート４５は、モータ等を含む回転駆動機構４６によってウエハＷの中心を通る鉛直軸ＯＷ（以下、回転軸ＯＷという）まわりに回転（自転）されるスピン軸４７の上端に固定されている。なお、上述のとおり、ＢＰＳＧ膜と熱酸化膜とでは、一定の温度（たとえば、４０℃〜８０℃の範囲内の所定温度）でのふっ酸蒸気によるエッチングレートが大きく異なるから、これを利用して、ウエハＷの表面のＢＰＳＧを選択的に取り除くことができる。そこで、ホットプレート４５は、ウエハＷを上記一定の温度に保持するように、内部のヒータ４５ｂへの通電が行われている。
【００５３】
ホットプレート４５の平面視における外方側には、ハウジング４１の底面４１ａに対して上下に収縮するベローズ４８が設けられている。このベローズ４８は、上端縁に設けられている円環状の当接部４８ａを整流板９３の周囲（ふっ酸蒸気発生機構４３の下面）に当接させて、ホットプレート４５の周縁の空間を密閉して処理室８５を形成する密閉位置（図において実線で示す位置）と、その上端縁がホットプレート４５の上面４５ａによりも下方に退避した退避位置（図２において２点鎖線で示す位置）との間で、図示しない駆動機構によって伸長／収縮駆動されるようになっている。
【００５４】
ベローズ４８の内部空間は、ハウジング４１の底面４１ａにおいて開口する排気口４９ａに接続された排気配管４９を介して、排気源５５により排気されるようになっている。また、この排気口４９ａは、ホットプレート４５に保持されたウエハＷよりも下方に位置しており、ウエハＷの上方から供給されたふっ酸蒸気を円滑に排気できるようになっている。なお、この排気源５５は、排気ブロワまたはエジェクタなどの強制排気機構であってもよいし、当該基板表面処理装置が設置されるクリーンルームに備えられた排気設備であってもよい。
【００５５】
ホットプレート４５の側方には、ウエハＷを搬入するための搬入用開口２１、およびウエハＷを排出するための搬出用開口２２が、ハウジング４１の側壁に形成されている。これらの開口２１，２２には、それぞれシャッタ３８，３９が配置されている。ウエハＷの搬入時には、ベローズ４８が退避位置（図２の破線の位置）に下降させられるとともに、シャッタ３８が開成され、ローダ搬送ロボット７１（図１参照）によって、ホットプレート４５にウエハＷが受け渡される。また、ウエハＷの搬出時には、ベローズ４８が退避位置とされるとともに、シャッタ３９が開成されて、ホットプレート４５上のウエハＷが中間搬送ロボット８１に受け渡されて搬出される。なお、開口２１およびシャッタ３８と、開口２２およびシャッタ３９との配置関係は、実際には、平面視でこれらとウエハＷの中心とを結ぶ２本の線分が直交するようになっているが、この図２においては、図示の簡略化のため、これらの配置関係が、平面視でこれらとウエハＷの中心とを結ぶ２本の線分が一直線上に重なるように（ウエハＷの中心に対してほぼ点対称の位置関係に）描かれている。
【００５６】
ふっ酸蒸気発生機構４３には、ふっ酸水溶液４２の液面の上方の空間３５に、キャリアガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給配管５４が接続されている。また、この空間３５は、バルブ３７を介して、ウエハＷへとふっ酸蒸気を導くためのふっ酸蒸気供給路３６に接続することができるようになっている。ふっ酸蒸気供給路３６には、窒素ガス供給源３１からの窒素ガスが、流量コントローラ（ＭＦＣ）３２、バルブ３３および窒素ガス供給配管３４を介して供給されるようになっている。また、窒素ガス供給源３１からの窒素ガスは、流量コントローラ５２およびバルブ５３を介して、窒素ガス供給配管５４に与えられるようになっている。なお、窒素ガスの供給／停止を切り換えるバルブ３３，５３、および窒素ガスの供給量を変化させる流量コントローラ３２，５２は、コントローラ８０によって制御されるようになっている。
【００５７】
また、ふっ酸蒸気発生機構４３内に貯留されるふっ酸水溶液４２は、いわゆる疑似共沸組成となる濃度（たとえば、１気圧、室温（２０℃）のもとで、約３９．６％）に調製されている。この疑似共沸組成のふっ酸水溶液４２は、水とフッ化水素との蒸発速度が等しく、そのため、バルブ３７からふっ酸蒸気供給路３６を介してふっ酸蒸気が導かれることによってふっ酸蒸気発生機構４３内のふっ酸水溶液４２が減少したとしても、ふっ酸蒸気供給路３６に導かれるふっ酸蒸気の濃度は不変に保持される。なお、図２中、符号４４は、ふっ酸蒸気発生機構４３内のふっ酸水溶液４２を一定の温度に保持するための温調水が流通する温調配管を示している。
【００５８】
ここで、ふっ酸蒸気供給部９０周辺の構成を図３を用いてさらに詳細に説明する。ウエハＷの上方には、ふっ酸蒸気供給路３６からのふっ酸蒸気およびキャリアガスとしての窒素ガスが導かれる内部空間を有する供給室９１が形成されており、前述の整流板９３が、この供給室９１の底面を塞ぐように設けられている。なお、供給室９１の内部空間はウエハＷの回転軸ＯＷを中心軸とする円筒空間となっている。また、供給室９１の内周面９１ａには、ふっ酸蒸気供給路３６に連通し、供給室９１内にふっ酸蒸気を導入するための導入口３６ａが開口している。
【００５９】
そして、整流板９３の中央部には、図３における紙面の手前から奥の方向に直線状に延びたスリット孔９３ａが貫通して形成されており、このスリット孔９３ａの上方を覆うように、整流板９３上にノズルブロック９２が設けられている。このノズルブロック９２の図２における右側面には、スリット孔９３ａと同様な長さのスリット状のブロック孔９２ａが開口しており、また、ノズルブロック９２の内部には、平らな隙間状のブロック通路９２ｂが、ブロック孔９２ａとスリット孔９３ａを連通するように形成されている。なお、このブロック通路９２ｂは、互いに平行に向かい合う一対の平面（図３におけるブロック通路９２ｂの左右の平面）で挟まれて設けられる。
【００６０】
このノズルブロック９２によって、供給室９１の内部は、図３における左右の２つの拡散室９１Ａおよび９１Ｂに分割されており、また、これら２つの拡散室９１Ａ，９１Ｂは、供給室９１の天井面とノズルブロック９２との間の隙間９１ｈで連通されている。これらの構成によると、ふっ酸蒸気供給路３６を介して導入口３６ａから導かれたふっ酸蒸気は、まず、左の拡散室９１Ａに導入された後、隙間９１ｈを通過して右の拡散室９１Ｂに導入され、そして、ブロック孔９２ａおよびブロック通路９２ｂを介して、スリット孔９３ａからウエハＷの上方へと供給される。
【００６１】
なお、図３および図４で示したように、導入口３６ａの断面積よりも拡散室９１Ａの断面積の方が大きく、また、隙間９１ｈの断面積よりも拡散室９１Ｂの断面積の方が大きくなっている。このため、拡散室９１Ａおよび９１Ｂは、ともにふっ酸蒸気を拡散させることができる蒸気拡散室として機能することとなり、ふっ酸蒸気の濃度分布および流量分布を均一化させる働きを持つことになる。
【００６２】
ここで、図３におけるＡ−Ａ断面の平面図を図４に示す。この図４に示すように、スリット孔９３ａ（およびブロック通路９２ｂ）は、その長さのほぼ中央で、ウエハＷの回転軸ＯＷに交差（本実施形態の場合は、直交）するように設けられている。また、スリット孔９３ａの長さは、ウエハＷの直径以上の長さとなっており、ウエハＷの直径を覆う範囲に設けられている。この構成によると、ウエハＷを回転させている限り、ウエハＷの全面に向けてふっ酸蒸気が供給されることになるので、ウエハＷ表面でのエッチング処理を均一化できる。
【００６３】
ここで、処理室８５内でのウエハＷの処理動作について説明する。ウエハＷの表面の膜を除去する膜除去工程を行う時には、ベローズ４８は整流板９３の周縁に密着した密着位置（図２の実線の位置）まで上昇させられて、ホットプレート４５を取り囲む密閉した処理室８５が形成される。この状態で、コントローラ８０は、バルブ３３，３７，５３を開成状態に保持する。これにより、ふっ酸蒸気発生機構４３内の空間３５において生成されたふっ酸蒸気は、窒素ガス供給配管５４からの窒素ガスによって、バルブ３７を介し、ふっ酸蒸気供給路３６へと押し出される。このふっ酸蒸気は、さらに、窒素ガス供給配管３４からの窒素ガスによって、導入口３６ａから供給室９１内へと導入され、さらに整流板９３上のノズルブロック９２や整流板９３に形成されたスリット孔９３ａを介して、回転するウエハＷの表面へと供給される。そして、ウエハＷの表面では、ふっ酸蒸気とウエハＷの表面の酸化膜（酸化シリコン）とが反応し、これにより、酸化膜の除去が達成される。
【００６４】
以上のようにして膜除去工程を予め定めた一定の時間だけ行った後には、コントローラ８０は、バルブ３７，５３を閉じて、膜除去工程を停止させる。それとともに、コントローラ８０は、バルブ３３を継続して開成状態にしておくとともに、流量コントローラ３２を制御して配管３４中を流通する窒素ガスの流量を増大させ、この窒素ガスを整流板９３のスリット孔９３ａを介して、ウエハＷの表面に供給する。これによって、ウエハＷの表面付近に存在している水分子およびふっ酸分子が置換除去され、排気配管４９を介する処理室８５の排気によって、処理室８５外へと運び去られる。このようにして膜除去工程の直後に、ウエハＷの表面には不活性ガスとしての窒素ガスが供給されると、ウエハＷの表面付近の水およびふっ酸の分子がすみやかに除去され、気相エッチング処理がすみやかに停止する。そして、膜除去工程後の窒素ガスの供給は、一定時間（たとえば１０秒以上。２０秒程度が好ましい。）にわたって継続され、その後、コントローラ８０は、バルブ３３を閉じて窒素ガスの供給を停止して一連の気相エッチング処理を終了する。
【００６５】
以上に説明した一実施形態によると、ホットプレート４５によってウエハＷが回転されつつ、そのウエハＷの表面にスリット孔９３ａからふっ酸蒸気がほぼカーテン状に供給される。このため、ウエハＷが回転されている限り、ウエハＷ表面でのふっ酸蒸気の濃度分布や流量分布を均一にでき、蒸気を用いたウエハＷ表面の気相エッチング処理を、ウエハＷの面内で均一に行うことができる。
【００６６】
また、スリット孔９３ａはウエハＷの表面に平行な方向に延びて設けられているので、スリット孔９３ａからウエハＷ表面までの距離はどの位置においても一定であり、したがって、ウエハＷ表面でのふっ酸蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできる。
【００６７】
また、ウエハＷ表面に平行でスリット孔９３ａの周囲に広がる整流面（整流板９３の下面）を有する整流板９３が設けられている。これにより、ウエハＷの回転による乱流が最小限に抑えられるため、ウエハＷの処理空間におけるふっ酸蒸気の流れが乱されて偏ってしまうことがないので、ウエハＷ表面でのふっ酸蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできる。
【００６８】
また、ウエハＷの回転軸ＯＷの延長線上に少なくともスリット孔９３ａが開口しているから、ウエハＷの回転中心（回転軸ＯＷとウエハＷとの交点）を含むウエハＷ表面全域でのふっ酸蒸気の流量分布をさらに均一にできる。
【００６９】
また、スリット孔９３ａは、ウエハＷの回転半径（ウエハＷの半径）を覆う範囲に設けられているので、ウエハＷの回転中心からウエハＷの回転外周（ウエハＷの外周）に至る範囲全域に対して確実にふっ酸蒸気が供給される。これにより、ウエハＷが回転している限り、ウエハＷ表面全域での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできる。
【００７０】
なお、この実施形態においては、さらに、スリット孔９３ａは、ウエハＷの回転直径（ウエハＷの直径）をも覆う範囲に設けられているので、仮にスリット孔９３ａの幅が長さ方向に関して不均一であったとしても、この不均一さを平均化することができる。このため、ウエハＷが回転している限り、ウエハＷ表面全域での蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできる。
【００７１】
また、ふっ酸蒸気は、平らな隙間状のブロック通路９２ｂを介してスリット孔９３ａからウエハＷへと供給される。これにより、スリット孔９３ａからのふっ酸蒸気の吐出方向が安定し、スリット孔９３ａ付近での蒸気の乱流を抑制するため、ウエハＷ表面へのふっ酸蒸気の供給を確実に行うことができる。
【００７２】
また、供給室９１内を流れるふっ酸蒸気は、拡散室９１Ａおよび９１Ｂにおいてその流路の断面積が拡大されて広がった後、スリット孔９３ａから吐出される。これにより、スリット孔９３ａでのふっ酸蒸気の流量分布がより均一化されるため、ウエハＷ表面でのふっ酸蒸気の濃度分布や流量分布をさらに均一にできる。
【００７３】
また、ヒータ４５ｂによってふっ酸蒸気が供給されているウエハＷを加熱することができるので、ウエハＷを気相エッチング処理に最適な温度とすることができ、エッチング処理速度を増減させたり、エッチング選択比を大きくすることができる。
【００７４】
（他の実施形態および参考例）
【００７５】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することも可能である。
【００７６】
上述の一実施形態では、ウエハＷ表面に平行な整流板９３の上にノズルブロック９２が設けられているが、このような場合には、導入口３６ａから導入されたふっ酸蒸気は、供給室９１内で拡散されてすぐにスリット孔９３ａからウエハＷ表面に供給されることになる。
【００７７】
また、上述の一実施形態では、整流部材としての整流板９３は薄板材で形成されているが、すくなくともウエハＷ表面に平行な整流面を有するものであればよく、ウエハＷに平行な平面が形成されたブロック状の部材であってもよい。
【００７８】
図５は参考例のふっ酸蒸気供給部の周辺の構成を説明するための側方から見た図解的な断面図である。ここで、この構成について簡単に説明すると、ホットプレート４５に保持されたウエハＷの上方には、ウエハＷ表面にふっ酸蒸気を供給するためのふっ酸蒸気供給部２９０が備えられている。このふっ酸蒸気供給部２９０は、図５における手前から奥の方向に長く延びた外形を有し、ウエハＷ表面に向けてふっ酸蒸気を吐出するスリットノズル２９２と、このスリットノズル２９２と導入口３６ａとを接続する接続配管２９３とからなっている。また、このスリットノズル２９２には、スリットノズル２９２の図５における左側面において配管２９３が接続される丸孔状のノズル開口２９２ａと、このノズル開口２９２ａに連通する直方体状の拡散室２９２ｂと、この拡散室２９２ｂに連通する平らな隙間状のノズル通路２９２ｃと、このノズル通路２９２ｃに連通する細長形状のスリット孔２９２ｄと、が形成されている。これらの構成により、導入口３６ａから導入されたふっ酸蒸気は、接続配管２９３、ノズル開口２９２ａ、拡散室２９２ｂ、およびノズル通路２９２ｃを順に通過して、スリット孔２９２ｄからウエハＷ表面へ供給されることになる。
【００７９】
なお、スリット孔２９２ｄは、上述の一実施形態と同様に、平面視でウエハＷの直径を覆う範囲に設けられている。また、ノズル通路２９２ｃは一対の面で挟まれた通路となっており、拡散室２９２ｂは上述の蒸気拡散室としての機能を有している。
【００８０】
また、この図５で示した参考例においては、スリットノズル２９２とホットプレート４５とを相対的に往復移動させるモータやシリンダなどの往復移動手段（図示せず）を備えるのが好ましい。具体的には、図５の紙面左右方向（Ｆの方向）に沿う方向、すなわち、スリット孔２９２ｄの延びる方向に直交しウエハＷに平行な方向にスリットノズル２９２の移動を案内するガイドレール（案内機構）を設け、モータ等により、このガイドレールに沿ってスリットノズル２９２をウエハＷおよびホットプレート４５に対して往復して揺動させてもよい。なお、このスリットノズル２９２を揺動させる範囲は、ウエハＷの全面を覆う範囲とするのが好ましい。また、上述の一実施形態（図２〜図４）においても、たとえば、ホットプレート４５を紙面左右方向に往復して揺動させることができる。このようにすれば、スリットノズル２９２とウエハＷおよびホットプレート４５とを相対的に揺動させることができ、ウエハＷに対する蒸気の供給位置が常に変化するので、ウエハＷ上方の処理空間における蒸気の濃度や流量が均一化される。
【００８１】
また、上述の実施形態および参考例では、スリット孔９３ａ，２９２ｄはウエハＷの表面に平行な方向に延びて設けられているが、これに限らず、ウエハＷの表面に対して傾斜した方向に延びていてもよい。たとえば、ウエハＷの周辺部ではふっ酸蒸気の濃度低下のためにエッチングレートが低下する場合があるので、このような場合には、ウエハＷの中心から外周に行くにしたがってウエハＷ表面に近づくように傾斜する山形状のスリット孔としてもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態では、平面視でスリット孔９３ａは一直線状に延びているが、たとえば、平面視で曲線状に延びるものであってもよいし、ウエハＷの回転軸ＯＷを中心として平面視で十字状または放射状に延びるものであってもよい。
【００８３】
また、上述の実施形態では、基板保持手段としてのホットプレート４５にはヒータ４５ｂが設けられているが、特に基板保持手段にヒータ４５ｂが設けられている必要はない。またこの基板加熱手段としてのヒータ４５の代わりに、たとえば、ウエハＷの上方に設けられた赤外線ランプまたはセラミックヒータを用いてもよい。
【００８４】
また、上述の実施形態および参考例では、スリット孔９３ａ，２９２ｄに至るまでの流路の途中には、蒸気拡散室としての拡散室９１Ａ，９１Ｂ，２９２ｂが設けられているが、この蒸気拡散室を設ける場合、その蒸気拡散室の数は２つ以上であることが好ましい。
【００８５】
なお、上述の実施形態では、ウエハＷ表面を処理するための蒸気としてふっ酸蒸気を用いているが、塩酸、硝酸、硫酸、または酢酸などのような酸を含む蒸気であれば何でもよい。たとえば、上記酸を含む水溶液自体の蒸気であってもよく、上記酸を含むガス（気相状態のもの）を水蒸気中に混合したものであってもよい。また、レジスト密着強化膜をウエハＷ表面で均一に塗布するレジスト密着強化剤塗布装置およびレジスト密着強化剤塗布方法に本発明を適用してもよく、この場合、ウエハＷ表面を処理するための蒸気としては、ＨＭＤＳなどのようなレジスト密着強化剤の蒸気が用いられる。
【００８６】
また、上述の実施形態においては、処理対象の基板は、半導体用のウエハＷであるが、液晶表示装置およびプラズマディスプレイ用ガラス基板、ならびに光、磁気および光磁気ディスク用基板などの各種の基板であってもよい。また、その基板の外形も、円形に限らず、角型であってもよい。
【００８７】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１に係る発明の基板表面処理装置によると、基板表面での蒸気の濃度分布や流量分布を均一にでき、蒸気を用いた基板表面の処理を基板の面内で均一に行うことができるという効果を奏する。
【００８９】
また、請求項２に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９０】
また、請求項３に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項２に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９１】
また、請求項４に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から３までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９２】
また、請求項５に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項４に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９３】
また、請求項６に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項５に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９４】
また、請求項７に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から６までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９５】
また、請求項８に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から７までのいずれかに記載の発明において、蒸気による基板処理に最適な温度とすることができ、基板処理を良好に行うことができるという効果を奏する。
【００９６】
また、請求項９に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から８までのいずれかに記載の発明において、特に、基板表面を均一に気相エッチングまたは気相洗浄することができるという効果を奏する。
【００９７】
また、請求項１０に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から９までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９８】
また、請求項１１に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から１０までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【００９９】
また、請求項１２に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から１１までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【０１００】
また、請求項１３に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１から１２までのいずれかに記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【０１０１】
また、請求項１４に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１３に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【０１０２】
また、請求項１５に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１３または１４に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【０１０３】
また、請求項１６に係る発明の基板表面処理装置によると、請求項１５に記載の発明の効果をさらに向上させることができる。
【０１０４】
さらに、請求項１７に係る発明の基板表面処理方法によると、請求項１に記載の発明の基板表面処理装置と同様の効果を奏する基板表面処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板表面処理装置の構成を説明するための図解的
な平面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る気相エッチング処理部の構成を説明するための側
方から見た図解的な断面図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るふっ酸蒸気供給部９０周辺の構成を説明するため
の側方から見た図解的な断面図である。
【図４】この発明の一実施形態に係るふっ酸蒸気供給部９０の周辺の構成を説明するた
めの図３Ａ−Ａ断面における図解的な断面図である。
【図５】参考例のふっ酸蒸気供給部の周辺の構成を説明するための側方から見た図解的な断面図である。
【符号の説明】
２１搬入用開口
２２搬出用開口
３１窒素ガス供給源
３２流量コントローラ
３３バルブ
３４窒素ガス供給配管
３５空間
３６ふっ酸蒸気供給路
３６ａ導入口
３７バルブ
３８，３９シャッタ
４０気相エッチング処理部（基板表面処理装置）
４１ハウジング
４１ａハウジングの底面
４２ふっ酸水溶液
４３ふっ酸蒸気発生機構
４４温調配管
４５ホットプレート（基板保持手段）
４５ａホットプレートの上面
４５ｂヒータ（基板加熱手段）
４６回転駆動機構
４７スピン軸
４８ベローズ
４９排気配管
４９ａ排気口
５２流量コントローラ
５３バルブ
５４窒素ガス供給配管
５５排気源
８０コントローラ
８５処理室
９０ふっ酸蒸気供給部（蒸気供給機構）
９１供給室
９１Ａ拡散室（蒸気拡散室）
９１Ｂ拡散室（蒸気拡散室）
９１ａ内周面
９１ｈ隙間
９２ノズルブロック
９２ａブロック孔
９２ｂブロック通路（通路）
９３整流板（整流部材）
９３ａスリット孔（蒸気供給孔）
２９０ふっ酸蒸気供給部（蒸気供給機構）
２９２スリットノズル
２９２ａノズル開口
２９２ｂ拡散室（蒸気拡散室）
２９２ｃノズル通路（通路）
２９２ｄスリット孔（蒸気供給孔）
２９３接続配管
ＯＷ回転軸（基板の回転軸）
Ｗウエハ（基板）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate surface processing apparatus and a substrate surface processing method for supplying steam to a surface of a substrate to perform processing on the surface of the substrate. For example, a vapor containing an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid (including HF and anhydrous HF), acetic acid or the like is guided to the surface of the substrate, and the film on the surface of the substrate is removed by so-called vapor phase etching treatment. Substrate surface film removal apparatus and substrate surface film removal method, or a resist adhesion enhancer vapor such as HMDS (hexamethyldisilazane) is guided to the surface of the substrate, and the resist adheres to the surface of the substrate by so-called HMDS treatment. The present invention relates to a resist adhesion reinforcing agent coating apparatus and a resist adhesion reinforcing agent coating method for applying a resist adhesion reinforcing film for improving the resistance.
[0002]
Further, the substrate to be processed includes various substrates such as a semiconductor wafer, a liquid crystal display device and a glass substrate for plasma display, and a substrate for optical, magnetic and magneto-optical disks. Further, the material of the substrate includes materials such as silicon, glass, resin and ceramic.
[0003]
In the case of the substrate surface film removing apparatus and the substrate surface film removing method, the removal of the film on the substrate surface may be for the purpose of selectively removing a part or all of the predetermined film. It may be intended for cleaning.
[0004]
[Prior art]
In a process for producing a memory capacitor film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) in a semiconductor device manufacturing process, hydrofluoric acid vapor is supplied to the wafer surface with the wafer temperature heated to 50 ° C. to 80 ° C. By using thermal oxide film or CVD (chemical vapor deposition) oxide film as an etching stopper film, BSG (Boron-Silicate Glass), PSG (Phosphor-Silicate Glass), BPSG (Boron-doped Phosphor-Silicate Glass), etc. The sacrificial oxide film is selectively removed by etching. Alternatively, in the cleaning process of the semiconductor device manufacturing process, the foreign matter on the wafer surface is removed and the wafer surface is cleaned by utilizing the lift-off effect by the etching of the hydrofluoric acid vapor.
[0005]
On the other hand, in the photolithography process of the semiconductor device, in order to improve the adhesion of the photoresist film to the wafer, the wafer temperature is heated to 40 ° C. to 110 ° C. before applying the photoresist film on the wafer. Then, a vapor of a resist film adhesion enhancing agent such as HMDS is supplied toward the wafer surface to apply the adhesion enhancing agent film on the wafer surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described etching and cleaning process with hydrofluoric acid vapor is a very delicate process. This process greatly involves the concentration and flow rate of hydrofluoric acid vapor on the wafer surface. That is, if the supply of hydrofluoric acid vapor to the wafer surface is not uniform, uniform etching and cleaning cannot be performed within the wafer surface. Similarly, in the above-described application process of the resist film adhesion enhancing agent using vapor, if the supply of the resist film adhesion enhancing agent to the wafer surface is not uniform, uniform application processing is performed on the wafer surface. I can't. That is, in any process using steam, if the supply to the wafer surface is not uniform, uniform processing cannot be performed within the wafer surface.
[0007]
In order to perform uniform processing within the surface of these wafers, conventionally, steam is introduced into a container from a predetermined nozzle (hereinafter referred to as an introduction nozzle) and temporarily accommodated, and then placed on the bottom surface of the container. Steam is supplied through a circular punching plate which is provided and has a large number of through holes formed almost entirely. However, due to the arrangement of the introduction nozzle, only the flow rate of the vapor from the through hole in the area near the extension line of the nozzle increases, or the through hole has a subtle variation in the diameter and processing condition of the through hole. In reality, the above problem has not been sufficiently solved.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a substrate surface processing apparatus and a substrate surface processing method capable of solving the above-described technical problems and uniformly processing a substrate surface using steam within the substrate surface. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a substrate surface processing apparatus for supplying steam to a surface of a substrate to perform processing on the surface of the substrate, while passing the center of the substrate while holding the substrate. A steam supply mechanism comprising a substrate holding means (45) for rotating the substrate about a rotation axis perpendicular to the substrate and a steam supply mechanism (90) for supplying steam toward the substrate held by the substrate holding means. Is provided at a position facing the substrate held by the substrate holding means, so as to partition the supply chamber (91) having the vapor inlet (36a) from the space including the substrate holding means and the space in the supply chamber. A substrate surface treatment apparatus comprising: a rectifying member (93) provided with a slit-like vapor supply hole (93a) for supplying vapor in a supply chamber to a substrate held by a substrate holding means. is there.
[0010]
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. Hereinafter, this is the same in this section.
[0011]
According to this configuration, steam is supplied from the inlet to the supply chamber. In this case, the steam is discharged from the steam supply hole after the cross-sectional area of the flow path is enlarged in the supply chamber. As a result, the vapor flow distribution in the vapor supply holes is made more uniform, so the vapor concentration distribution and flow distribution on the substrate surface can be made more uniform, and the substrate surface treatment using vapor can be performed on the substrate surface. Can be carried out more uniformly. Further, while the substrate is rotated by the substrate holding means, steam is supplied to the surface of the substrate from the slit-shaped steam supply hole in a substantially curtain shape. According to this, since the steam supply hole has a slit shape, it is different from the steam supply hole due to the arrangement of the introduction nozzle, the diameter of the steam supply hole, the variation in processing, and the like as in the conventional technique for supplying steam from a large number of through holes. As a result, it is possible to make the vapor concentration distribution and the flow rate distribution uniform on the substrate surface as long as the substrate is rotated. For this reason, the processing of the substrate surface using steam can be performed uniformly in the plane of the substrate.
[0012]
Here, the “slit shape” refers to an elongated shape having a length longer than the width. Further, the “slit-shaped steam supply hole” may be, for example, a slit-shaped through-hole opened in a thin plate material, or a slit-shaped opening formed in a block-shaped member. Alternatively, it may be a slit-like opening of two flat plates facing each other with a gap.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the substrate surface processing apparatus according to the first aspect, the vapor supply hole (93a) extends in a plane parallel to the surface of the substrate held by the substrate holding means. The substrate surface treatment apparatus is provided in the apparatus.
[0014]
According to this configuration, the vapor supply hole is provided so as to extend in a direction parallel to the surface of the substrate. As a result, since the distance from the vapor supply hole to the substrate surface is constant at any position, the vapor concentration distribution and flow rate distribution on the substrate surface can be made more uniform. This can be performed more uniformly in the plane of the substrate.
[0015]
In the invention according to claim 2, as in the invention according to claim 3, the rectifying member (93) faces the surface of the substrate held by the substrate holding means and is on the surface of the substrate. It is preferable to have a rectifying surface (lower surface of 93) extending around the steam supply hole in the parallel plane. In this case, a rectifying member having a rectifying surface extending in a plane parallel to the substrate and including the vapor supply hole is provided. Thereby, since the processing space surrounded by two parallel surfaces is formed between the substrate surface and the rectifying surface of the rectifying member, turbulent flow due to the rotation of the substrate is minimized. For this reason, the flow of vapor in the processing space of the substrate is not disturbed and biased, so the vapor concentration distribution and flow rate distribution on the substrate surface can be made more uniform, and the treatment of the substrate surface using vapor can be performed, This can be performed more uniformly in the plane of the substrate.
[0016]
The rectifying member only needs to have a plane (rectifying surface) that includes the vapor supply hole and faces the substrate surface in parallel, and may be, for example, a thin plate-like member having at least one rectifying surface formed thereon. Alternatively, it may be a block-shaped member on which at least one rectifying surface is formed.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate surface treatment apparatus according to any one of the first to third aspects, the vapor supply hole (93a) is provided so as to intersect the rotation axis (OW) of the substrate. The substrate surface processing apparatus is characterized by the above.
[0018]
According to this configuration, at least the vapor supply hole is opened on the extended line of the rotation axis of the substrate. As a result, the vapor is reliably supplied even at the rotation center of the substrate (intersection of the rotation axis and the substrate). For this reason, the vapor concentration distribution and the flow rate distribution over the entire substrate surface including the rotation center of the substrate can be made more uniform, and the treatment of the substrate surface using the vapor can be performed more uniformly in the plane of the substrate.
[0019]
In the fourth aspect of the present invention, as in the fifth aspect of the present invention, it is preferable that the steam supply hole (93a) is provided in a range covering at least the rotation radius of the substrate. In this case, the vapor is reliably supplied to the entire range from the rotation center of the substrate to the rotation outer periphery of the substrate. As a result, as long as the substrate rotates, the vapor concentration distribution and flow rate distribution over the entire substrate surface can be made more uniform, and the treatment of the substrate surface using the vapor can be performed more uniformly in the plane of the substrate. it can.
[0020]
Here, the “rotation outer periphery of the substrate” is a circular locus drawn by a point on the substrate farthest from the rotation center of the substrate when the substrate rotates, and “the rotation radius of the substrate” It is the radius of the rotating outer circumference. For example, if the substrate is circular, the rotating periphery is equal to the outer periphery of the substrate itself, and the rotating radius is equal to the radius of the substrate itself, but if the substrate is square, eg, rectangular, the rotating periphery is the corner of the substrate. This is a circular locus to be drawn, and the radius of rotation is equal to half the length of the diagonal line of the substrate.
[0021]
Further, as in the invention described in claim 6, it is preferable that the steam supply hole (93a) is provided in a range covering at least the rotation diameter of the substrate. In this case, vapor is reliably supplied to the entire range from the outer periphery of the substrate to the opposite outer periphery via the center of rotation. According to this, in addition to the invention of claim 5, it is possible to supply the steam twice during one rotation of the substrate, and the width of the slit-like hole is uneven in the length direction. Even so, this non-uniformity can be averaged by two steam feeds. For this reason, the vapor concentration distribution and the flow rate distribution over the entire substrate surface can be made more uniform, and the treatment of the substrate surface using the vapor can be performed more uniformly in the plane of the substrate.
[0022]
Note that the uniformity of the vapor concentration distribution and the flow rate distribution can be improved as the number of times of supplying the vapor during one rotation of the substrate is increased. For example, the vapor supply hole may be a cross-shaped or radial slit-shaped hole centered on the rotation axis of the substrate. However, with such a configuration, the total opening area of the steam supply holes eventually increases, so the uniformity of the steam flow distribution in the steam supply holes decreases, and the concentration and flow distribution on the substrate surface decreases. Does not always improve.
[0023]
Here, the “rotating diameter of the substrate” is the diameter of the rotating outer periphery of the substrate, in other words, twice the rotating radius of the substrate. For example, if the substrate is circular, the rotational diameter is equal to the diameter of the substrate itself, but if the substrate is square, eg, rectangular, the rotational diameter is equal to the diagonal length of the substrate.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the substrate surface treatment apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the passage (92b) communicates with the vapor supply hole and is sandwiched between a pair of faces facing each other in parallel. The substrate surface treatment apparatus further includes:
[0025]
According to this configuration, the vapor is supplied from the vapor supply hole to the substrate through the flat gap-shaped passage. As a result, the discharge direction of the steam from the steam supply hole is stabilized, and the turbulent flow of steam in the vicinity of the steam supply hole is suppressed. Therefore, the steam can be reliably supplied to the substrate surface, and the steam is used. The treatment of the substrate surface can be performed more uniformly in the plane of the substrate.
[0026]
Here, the “pair of surfaces” may be a pair of planes or a pair of curved surfaces. However, in consideration of the stability in the steam discharge direction, the pair of planes is preferable. .
[0027]
The invention according to claim 8 is the substrate surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising substrate heating means (45b) for heating the substrate held by the substrate holding means. This is a substrate surface processing apparatus.
[0028]
According to this configuration, the substrate to which the vapor is supplied by the substrate heating unit can be heated. Thereby, it can be set as the optimal temperature for the board | substrate process by vapor | steam, and a board | substrate process can be performed favorably.
[0029]
For example, when the substrate treatment is an etching treatment, the etching treatment speed can be increased or decreased, and the etching selectivity can be increased. Can improve the uniformity.
[0030]
Here, the “substrate heating means” may be a surface heating heater built in the substrate holding means, or an infrared lamp or a ceramic heater provided above the substrate holding means.
[0031]
The invention according to claim 9 is the substrate surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the vapor is a vapor containing an acid for removing the film on the surface of the substrate. A substrate surface treatment apparatus characterized by the following.
[0032]
According to this configuration, the vapor containing acid is supplied to the substrate from the vapor supply hole, and the substrate surface can be etched or cleaned. By the combination, the substrate surface can be uniformly vapor-phase etched or vapor-phase cleaned using vapor.
[0033]
Here, the “steam containing an acid” may be hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid (including HF and anhydrous HF), or acetic acid.
[0034]
Claims 10 The invention according to claim 1 is from 9 In the substrate surface treatment apparatus according to any one of the above, the supply chamber is provided so as to cover at least the rotation radius of the substrate.
[0035]
Claims 11 The invention according to claim 1 is from 10 In the substrate surface treatment apparatus according to any one of the above, the supply chamber is provided so as to cover at least the rotational diameter of the substrate.
[0036]
Claims 12 The invention according to claim 1 is from 11 The substrate surface treatment apparatus according to any one of the above, wherein the supply chamber has a cylindrical internal space.
[0037]
Claims 13 The invention according to claim 1 is from 12 The substrate surface treatment apparatus according to any one of the above, further comprising a nozzle block (92) provided on the slit-like vapor supply hole of the rectifying member in the supply chamber, wherein the nozzle block includes the vapor supply hole and the supply chamber. A substrate surface processing apparatus having a passage (92b) for communicating with a space.
[0038]
Claims 14 The invention described in claim 13 The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the space in the supply chamber is separated into one and the other diffusion chambers (91A, 91B) by the nozzle block.
[0039]
Claims 15 The invention described in claim 13 Or 14 The substrate surface treatment apparatus according to the item 1, wherein a block hole (92a) communicating with the vapor supply hole through the passage is opened on a side surface of the nozzle block.
Claims 16 The invention described in claim 15 In the substrate surface processing apparatus according to the item 1, the block hole is opened on the side opposite to the introduction port.
[0040]
Claims 17 In the substrate surface processing method for supplying vapor to the surface of the substrate to perform processing on the surface of the substrate, the substrate rotation step of rotating the substrate about a rotation axis passing through the center of the substrate and perpendicular to the substrate And a steam introducing step for introducing steam into a supply chamber provided at a position facing the substrate held by the substrate holding means, and a rectification provided so as to partition the space including the substrate holding means and the space in the supply chamber And a vapor supply step of supplying vapor from the slit-like vapor supply hole of the member to the surface of the substrate rotated in the substrate rotation step.
[0041]
According to this method, similarly to the effect of the substrate surface processing apparatus according to claim 1, uniform processing can be performed in the surface of the substrate surface, so that a substrate with good processing uniformity is provided. can do.
[0042]
In addition, this claim 17 With respect to the substrate surface processing method of the present invention, 16 Modifications similar to those described above with respect to the substrate surface processing apparatus according to any of the above can be made.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0044]
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining the configuration of a substrate surface film removing apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is an apparatus for removing an oxide film formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) W. More specifically, for example, when a sacrificial oxide film (such as a BPSG film) used for forming a memory capacitor is formed on a thermal oxide film formed on the wafer W, this sacrificial oxide film is used. An apparatus for selective removal. For this process, in this substrate surface film removal apparatus, a film removal step is performed by a vapor-phase etching process of hydrofluoric acid by supplying vapor of hydrofluoric acid to the surface of the wafer W.
[0045]
The structure of the apparatus will be described. This apparatus is a gas-phase etching that performs a gas-phase etching process using hydrofluoric acid vapor on the loader unit 10 in which a cassette CL containing a wafer W before processing is placed and the surface of the wafer W. In order to accommodate the processing unit 40, the wafer W after the vapor phase etching process, the water washing / drying processing unit 50 for performing draining and drying, and the wafer W after being processed by the water washing / drying processing unit 50 And an unloader unit 60 on which the cassette CU is placed.
[0046]
The loader unit 10 and the unloader unit 60 are disposed behind the front panel 77 of the substrate surface processing apparatus. The loader unit 10, the vapor phase etching processing unit 40, the water washing / drying processing unit 50, and the unloader unit 60 are arranged in this order along a substantially U-shaped wafer conveyance path 78 in plan view.
[0047]
Between the loader unit 10 and the vapor-phase etching processing unit 40, a loader transfer robot that takes out the wafers W before processing from the cassette CL placed on the loader unit 10 one by one and loads them into the vapor-phase etching processing unit 40. 71 is arranged. Further, between the vapor phase etching processing unit 40 and the water washing / drying processing unit 50, an intermediate transfer for taking out the wafer W after the vapor phase etching process from the vapor phase etching processing unit 40 and carrying it into the water washing / drying processing unit 50. A robot 81 is arranged. Between the water washing / drying processing unit 50 and the unloader unit 60, an unloader for taking out the wafer W after the water washing / drying processing from the water washing / drying processing unit 50 and storing it in the cassette CU placed in the unloader unit 60. A transfer robot 72 is arranged.
[0048]
Each of the loader transfer robot 71, the intermediate transfer robot 81, and the unloader transfer robot 72 has a bending-extension-type robot shape having a lower arm LA and an upper arm UA. The lower arm LA is rotated along a horizontal plane by a rotation drive mechanism (not shown). At the tip of the lower arm LA, the upper arm UA is provided so as to be freely rotatable along a horizontal plane. When the lower arm LA rotates, the upper arm UA rotates in an opposite direction to the rotation direction of the lower arm LA by an angle that is twice the rotation angle of the lower arm LA. As a result, the lower arm LA and the upper arm UA can take a contracted state in which the arms overlap each other vertically and an extended state in which the arms are deployed along the path 78 toward one side or the other side. it can.
[0049]
In this manner, the loader transfer robot 71, the intermediate transfer robot 81, and the unloader transfer robot 72 can deliver the wafer W along the path 78 between the processing units or between the cassette and the processing unit.
[0050]
The water washing / drying processing unit 50 that rinses and dries the wafer W after the vapor phase etching process includes, for example, a spin chuck that horizontally holds and rotates the wafer W, and a pure wafer with respect to the wafer W held by the spin chuck. A pure water supply nozzle for supplying water is provided. With this configuration, pure water is supplied to the front surface and / or back surface of the wafer W to wash the surface of the wafer W with water. After the rinsing, the supply of pure water is stopped, and the spin chuck is rotated at a high speed to shake off the moisture on the surface of the wafer W and dry.
[0051]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the vapor-phase etching processing unit 40. The vapor-phase etching processing unit 40 includes a hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43 that stores a hydrofluoric acid aqueous solution 42 in a sealed state in a housing 41 and generates hydrofluoric acid vapor to be supplied toward the wafer W. A hydrofluoric acid vapor supply unit 90 for supplying the hydrofluoric acid vapor toward the wafer W is provided below the hydrofluoric acid vapor generation mechanism 43. Further, the hydrofluoric acid vapor supply unit 90 is provided with a substantially cylindrical supply chamber 91 and an elongated slit hole 93a provided substantially parallel to the wafer W so as to close the bottom of the supply chamber 91. The disc-shaped rectifying plate 93 is provided. In the hydrofluoric acid vapor supply unit 90, the hydrofluoric acid vapor passes through the inside of the supply chamber 91 and is supplied to the upper surface of the wafer W from the slit hole 93 a of the rectifying plate 93. A detailed configuration around the hydrofluoric acid vapor supply unit 90 will be described later.
[0052]
Below the rectifying plate 93, a hot plate 45 that holds the wafer W to be processed horizontally with the rectifying plate 93 facing is disposed. Inside the hot plate 45, a heater 45b for heating the wafer W at a predetermined temperature (for example, 40 ° C. to 80 ° C.) is provided. Further, the hot plate 45 is fixed to the upper end of a spin shaft 47 rotated (rotated) around a vertical axis OW (hereinafter referred to as a rotation axis OW) passing through the center of the wafer W by a rotation drive mechanism 46 including a motor and the like. Yes. As described above, the BPSG film and the thermal oxide film have different etching rates with hydrofluoric acid vapor at a constant temperature (for example, a predetermined temperature within a range of 40 ° C. to 80 ° C.). Thus, the BPSG on the surface of the wafer W can be selectively removed. Therefore, the hot plate 45 is energized to the internal heater 45b so as to keep the wafer W at the constant temperature.
[0053]
A bellows 48 that contracts up and down with respect to the bottom surface 41 a of the housing 41 is provided on the outer side of the hot plate 45 in plan view. The bellows 48 seals the space around the periphery of the hot plate 45 by bringing an annular contact portion 48a provided at the upper edge into contact with the periphery of the rectifying plate 93 (the lower surface of the hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43). Then, a sealed position (a position indicated by a solid line in the drawing) that forms the processing chamber 85, and a retreat position (a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) whose upper edge is retracted downward from the upper surface 45a of the hot plate 45. In between, it is extended / contracted by a drive mechanism (not shown).
[0054]
The internal space of the bellows 48 is exhausted by an exhaust source 55 through an exhaust pipe 49 connected to an exhaust port 49a that opens at the bottom surface 41a of the housing 41. Further, the exhaust port 49a is positioned below the wafer W held on the hot plate 45 so that the hydrofluoric acid vapor supplied from above the wafer W can be smoothly exhausted. The exhaust source 55 may be a forced exhaust mechanism such as an exhaust blower or an ejector, or may be exhaust equipment provided in a clean room where the substrate surface treatment apparatus is installed.
[0055]
On the side of the hot plate 45, a loading opening 21 for loading the wafer W and a loading opening 22 for discharging the wafer W are formed on the side wall of the housing 41. Shutters 38 and 39 are disposed in these openings 21 and 22, respectively. When the wafer W is loaded, the bellows 48 is lowered to the retracted position (the position indicated by the broken line in FIG. 2), the shutter 38 is opened, and the wafer W is received by the hot plate 45 by the loader transfer robot 71 (see FIG. 1). Passed. Further, when the wafer W is unloaded, the bellows 48 is set to the retracted position and the shutter 39 is opened, and the wafer W on the hot plate 45 is transferred to the intermediate transfer robot 81 and unloaded. Note that the positional relationship between the opening 21 and the shutter 38 and the opening 22 and the shutter 39 is actually such that two line segments connecting these and the center of the wafer W are orthogonal to each other in plan view. In FIG. 2, for simplification of illustration, these arrangement relations are such that two line segments connecting these and the center of the wafer W overlap each other in a plan view (on the center of the wafer W). (It is drawn in a point-symmetrical positional relationship).
[0056]
A nitrogen gas supply pipe 54 for supplying nitrogen gas as a carrier gas is connected to the hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43 in a space 35 above the liquid surface of the hydrofluoric acid aqueous solution 42. Further, the space 35 can be connected to a hydrofluoric acid vapor supply path 36 for guiding the hydrofluoric acid vapor to the wafer W through a valve 37. Nitrogen gas from a nitrogen gas supply source 31 is supplied to the hydrofluoric acid vapor supply path 36 via a flow rate controller (MFC) 32, a valve 33, and a nitrogen gas supply pipe 34. The nitrogen gas from the nitrogen gas supply source 31 is supplied to the nitrogen gas supply pipe 54 via the flow rate controller 52 and the valve 53. The valves 33 and 53 for switching supply / stop of nitrogen gas and the flow rate controllers 32 and 52 for changing the supply amount of nitrogen gas are controlled by a controller 80.
[0057]
In addition, the hydrofluoric acid aqueous solution 42 stored in the hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43 has a concentration (for example, about 39.6% at 1 atm and room temperature (20 ° C.)) at a so-called pseudoazeotropic composition. Has been prepared. The hydrofluoric acid aqueous solution 42 having this pseudo-azeotropic composition has the same evaporation rate of water and hydrogen fluoride. Therefore, the hydrofluoric acid vapor is generated by introducing the hydrofluoric acid vapor from the valve 37 through the hydrofluoric acid vapor supply path 36. Even if the hydrofluoric acid aqueous solution 42 in the mechanism 43 decreases, the concentration of the hydrofluoric acid vapor led to the hydrofluoric acid vapor supply path 36 is maintained unchanged. In FIG. 2, reference numeral 44 indicates a temperature control pipe through which temperature control water for maintaining the hydrofluoric acid aqueous solution 42 in the hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43 at a constant temperature flows.
[0058]
Here, the configuration around the hydrofluoric acid vapor supply unit 90 will be described in more detail with reference to FIG. Above the wafer W, a supply chamber 91 having an internal space into which hydrofluoric acid vapor from the hydrofluoric acid vapor supply path 36 and nitrogen gas as a carrier gas are guided is formed. It is provided so as to close the bottom surface of the chamber 91. The internal space of the supply chamber 91 is a cylindrical space with the rotation axis OW of the wafer W as the central axis. Further, an introduction port 36 a for introducing the hydrofluoric acid vapor into the supply chamber 91 is opened on the inner peripheral surface 91 a of the supply chamber 91 so as to communicate with the hydrofluoric acid vapor supply path 36.
[0059]
Then, a slit hole 93a extending linearly from the front of the paper surface in FIG. 3 to the back is formed through the central portion of the current plate 93 so as to cover the upper side of the slit hole 93a. A nozzle block 92 is provided on the rectifying plate 93. A slit-like block hole 92a having the same length as the slit hole 93a is opened on the right side surface of the nozzle block 92 in FIG. 2, and a flat gap-like block is formed inside the nozzle block 92. A passage 92b is formed to communicate the block hole 92a and the slit hole 93a. The block passage 92b is provided between a pair of planes (the left and right planes of the block passage 92b in FIG. 3) facing each other in parallel.
[0060]
this Nozzle block 92 Thus, the interior of the supply chamber 91 is divided into two diffusion chambers 91A and 91B on the left and right in FIG. 3, and these two diffusion chambers 91A and 91B are separated from the ceiling surface of the supply chamber 91 and the nozzle block 92. Are communicated by a gap 91h between the two. According to these configurations, the hydrofluoric acid vapor introduced from the introduction port 36a through the hydrofluoric acid vapor supply path 36 is first introduced into the left diffusion chamber 91A, and then passes through the gap 91h to enter the right diffusion chamber. 91B and is supplied to the upper side of the wafer W from the slit hole 93a through the block hole 92a and the block passage 92b.
[0061]
As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional area of the diffusion chamber 91A is larger than the cross-sectional area of the introduction port 36a, and the cross-sectional area of the diffusion chamber 91B is larger than the cross-sectional area of the gap 91h. It is getting bigger. For this reason, the diffusion chambers 91A and 91B both function as a vapor diffusion chamber capable of diffusing hydrofluoric acid vapor, and have a function of making the concentration distribution and flow rate distribution of the hydrofluoric acid vapor uniform.
[0062]
Here, the top view of the AA cross section in FIG. 3 is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the slit hole 93a (and the block passage 92b) is provided so as to intersect with the rotation axis OW of the wafer W (at right angles in this embodiment) at the approximate center of its length. ing. The length of the slit hole 93 a is not less than the diameter of the wafer W, and is provided in a range that covers the diameter of the wafer W. According to this configuration, as long as the wafer W is rotated, hydrofluoric acid vapor is supplied toward the entire surface of the wafer W, so that the etching process on the surface of the wafer W can be made uniform.
[0063]
Here, the processing operation of the wafer W in the processing chamber 85 will be described. When performing a film removal process for removing the film on the surface of the wafer W, the bellows 48 is raised to a close contact position (position indicated by a solid line in FIG. 2) in close contact with the peripheral edge of the rectifying plate 93 and sealed to surround the hot plate 45. A processing chamber 85 is formed. In this state, the controller 80 holds the valves 33, 37, and 53 in the opened state. Thus, the hydrofluoric acid vapor generated in the space 35 in the hydrofluoric acid vapor generating mechanism 43 is pushed out by the nitrogen gas from the nitrogen gas supply pipe 54 to the hydrofluoric acid vapor supply path 36 through the valve 37. This hydrofluoric acid vapor is further introduced into the supply chamber 91 from the introduction port 36 a by nitrogen gas from the nitrogen gas supply pipe 34, and further slits formed in the nozzle block 92 and the rectifying plate 93 on the rectifying plate 93. It is supplied to the surface of the rotating wafer W through the hole 93a. Then, on the surface of the wafer W, the hydrofluoric acid vapor and the oxide film (silicon oxide) on the surface of the wafer W react to thereby achieve removal of the oxide film.
[0064]
After the film removal process is performed for a predetermined time as described above, the controller 80 closes the valves 37 and 53 to stop the film removal process. At the same time, the controller 80 keeps the valve 33 open and controls the flow rate controller 32 to increase the flow rate of the nitrogen gas flowing through the pipe 34. It is supplied to the surface of the wafer W through the hole 93a. As a result, water molecules and hydrofluoric acid molecules existing near the surface of the wafer W are replaced and removed, and are carried out of the processing chamber 85 by the exhaust of the processing chamber 85 through the exhaust pipe 49. Thus, immediately after the film removal step, when nitrogen gas as an inert gas is supplied to the surface of the wafer W, water and hydrofluoric acid molecules near the surface of the wafer W are immediately removed, and the gas phase The etching process stops immediately. Then, the supply of nitrogen gas after the film removal step is continued for a certain time (for example, 10 seconds or more, preferably about 20 seconds), and then the controller 80 closes the valve 33 to stop the supply of nitrogen gas. Thus, a series of vapor phase etching processes is completed.
[0065]
According to one embodiment described above, the wafer W is rotated by the hot plate 45, and hydrofluoric acid vapor is supplied to the surface of the wafer W from the slit hole 93a in a substantially curtain shape. For this reason, as long as the wafer W is rotated, the concentration distribution and flow rate distribution of the hydrofluoric acid vapor on the surface of the wafer W can be made uniform, and the vapor phase etching process of the surface of the wafer W using the vapor can be performed in the plane of the wafer W. Can be performed uniformly.
[0066]
Further, since the slit hole 93a extends in a direction parallel to the surface of the wafer W, the distance from the slit hole 93a to the surface of the wafer W is constant at any position. The concentration distribution and flow rate distribution of the acid vapor can be made more uniform.
[0067]
Further, a rectifying plate 93 having a rectifying surface (the lower surface of the rectifying plate 93) extending in parallel to the surface of the wafer W and extending around the slit hole 93a is provided. Thereby, since the turbulent flow caused by the rotation of the wafer W is minimized, the flow of the hydrofluoric acid vapor in the processing space of the wafer W is not disturbed and biased. Concentration distribution and flow distribution can be made more uniform.
[0068]
Further, since at least the slit hole 93a is opened on the extended line of the rotation axis OW of the wafer W, hydrofluoric acid vapor over the entire surface of the wafer W including the rotation center of the wafer W (intersection of the rotation axis OW and the wafer W). The flow distribution can be made more uniform.
[0069]
Further, since the slit hole 93a is provided in a range that covers the rotation radius of the wafer W (the radius of the wafer W), the slit hole 93a is provided in the entire range from the rotation center of the wafer W to the rotation outer periphery of the wafer W (outer periphery of the wafer W). In contrast, hydrofluoric acid vapor is reliably supplied. As a result, as long as the wafer W is rotating, the vapor concentration distribution and flow rate distribution over the entire surface of the wafer W can be made more uniform.
[0070]
In this embodiment, the slit hole 93a is further provided in a range that covers the rotational diameter of the wafer W (the diameter of the wafer W), so that the width of the slit hole 93a is not uniform in the length direction. This non-uniformity can be averaged. Therefore, as long as the wafer W is rotating, the vapor concentration distribution and flow rate distribution over the entire surface of the wafer W can be made more uniform.
[0071]
Further, the hydrofluoric acid vapor is supplied from the slit hole 93a to the wafer W through the flat gap-shaped block passage 92b. Thereby, the discharge direction of the hydrofluoric acid vapor from the slit hole 93a is stabilized and the turbulent flow of the vapor in the vicinity of the slit hole 93a is suppressed, so that the supply of the hydrofluoric acid vapor to the surface of the wafer W can be reliably performed. .
[0072]
Further, the hydrofluoric acid vapor flowing in the supply chamber 91 is discharged from the slit hole 93a after the cross-sectional area of the flow path is enlarged in the diffusion chambers 91A and 91B. Thereby, since the flow distribution of the hydrofluoric acid vapor in the slit hole 93a is made more uniform, the concentration distribution and flow distribution of the hydrofluoric acid vapor on the surface of the wafer W can be made more uniform.
[0073]
Further, since the wafer W to which hydrofluoric acid vapor is supplied by the heater 45b can be heated, the wafer W can be brought to an optimum temperature for the vapor phase etching process, and the etching process speed can be increased or decreased, or the etching can be selected. The ratio can be increased.
[0074]
(Other embodiments and reference examples)
[0075]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
[0076]
In the above-described embodiment, the nozzle block 92 is provided on the rectifying plate 93 parallel to the surface of the wafer W. In such a case, the hydrofluoric acid vapor introduced from the inlet 36a is supplied to the supply chamber. Immediately after being diffused in the wafer 91, it is supplied to the surface of the wafer W from the slit hole 93a.
[0077]
In the above-described embodiment, the rectifying plate 93 as the rectifying member is formed of a thin plate material. However, the rectifying plate 93 may have at least a rectifying surface parallel to the surface of the wafer W, and a plane parallel to the wafer W may be provided. The formed block-shaped member may be sufficient.
[0078]
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view seen from the side for explaining the configuration around the hydrofluoric acid vapor supply section of the reference example. Here, this configuration will be described briefly. A hydrofluoric acid vapor supply unit 290 for supplying hydrofluoric acid vapor to the surface of the wafer W is provided above the wafer W held on the hot plate 45. The hydrofluoric acid vapor supply unit 290 has an outer shape that extends long from the front to the back in FIG. 5, and includes a slit nozzle 292 that discharges the hydrofluoric acid vapor toward the surface of the wafer W, and the slit nozzle 292 and the inlet. It consists of a connecting pipe 293 that connects 36a. Further, the slit nozzle 292 includes a round hole-like nozzle opening 292a to which a pipe 293 is connected on the left side of the slit nozzle 292 in FIG. 5, a rectangular parallelepiped diffusion chamber 292b communicating with the nozzle opening 292a, and A flat gap-shaped nozzle passage 292c communicating with the diffusion chamber 292b and an elongated slit hole 292d communicating with the nozzle passage 292c are formed. With these configurations, the hydrofluoric acid vapor introduced from the introduction port 36a sequentially passes through the connection pipe 293, the nozzle opening 292a, the diffusion chamber 292b, and the nozzle passage 292c, and is supplied from the slit hole 292d to the surface of the wafer W. It will be.
[0079]
The slit hole 292d is provided in a range that covers the diameter of the wafer W in plan view, as in the above-described embodiment. The nozzle passage 292c is a passage sandwiched between a pair of surfaces, and the diffusion chamber 292b has a function as the above-described vapor diffusion chamber.
[0080]
In addition, in the reference example shown in FIG. 5, it is preferable to provide reciprocating means (not shown) such as a motor or a cylinder for relatively reciprocating the slit nozzle 292 and the hot plate 45. Specifically, a guide rail (guide) that guides the movement of the slit nozzle 292 in a direction along the horizontal direction (F direction) in FIG. 5, that is, in a direction orthogonal to the direction in which the slit hole 292 d extends and parallel to the wafer W. The slit nozzle 292 may be reciprocated with respect to the wafer W and the hot plate 45 along the guide rail by a motor or the like. The range in which the slit nozzle 292 is swung is preferably a range that covers the entire surface of the wafer W. Also in the above-described embodiment (FIGS. 2 to 4), for example, the hot plate 45 can be swung back and forth in the left-right direction on the paper surface. In this way, the slit nozzle 292, the wafer W and the hot plate 45 can be relatively swung, and the supply position of the vapor to the wafer W always changes, so that the vapor in the processing space above the wafer W can be changed. The concentration and flow rate are made uniform.
[0081]
In the embodiment and the reference example described above, the slit holes 93a and 292d are provided extending in a direction parallel to the surface of the wafer W. However, the present invention is not limited to this, and the slit holes 93a and 292d are inclined in the direction inclined with respect to the surface of the wafer W. It may extend. For example, the etching rate may decrease at the periphery of the wafer W due to a decrease in the concentration of hydrofluoric acid vapor. In such a case, the surface of the wafer W approaches the outer periphery as it goes from the center to the outer periphery. It is good also as a mountain-shaped slit hole which inclines to.
[0082]
In the above-described embodiment, the slit holes 93a extend in a straight line in a plan view. However, for example, the slit holes 93a may extend in a curved line in a plan view, or may be a plane centering on the rotation axis OW of the wafer W. It may extend in a cross shape or a radial shape as viewed.
[0083]
In the above-described embodiment, the heater 45b is provided in the hot plate 45 as the substrate holding unit, but the heater 45b is not necessarily provided in the substrate holding unit. Instead of the heater 45 as the substrate heating means, for example, an infrared lamp or a ceramic heater provided above the wafer W may be used.
[0084]
In the embodiment and the reference example described above, diffusion chambers 91A, 91B, and 292b as vapor diffusion chambers are provided in the middle of the flow path to the slit holes 93a and 292d. When providing this, it is preferable that the number of the vapor | steam diffusion chambers is two or more.
[0085]
In the above-described embodiment, hydrofluoric acid vapor is used as the vapor for processing the surface of the wafer W, but any vapor containing an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or acetic acid may be used. For example, the vapor of the aqueous solution containing the acid may be used, or the gas containing the acid (in the gas phase) may be mixed in water vapor. Further, the present invention may be applied to a resist adhesion reinforcing agent coating apparatus and a resist adhesion reinforcing agent coating method for uniformly applying a resist adhesion reinforcing film on the surface of the wafer W. In this case, steam for treating the wafer W surface is used. For example, a resist adhesion enhancer vapor such as HMDS is used.
[0086]
In the above-described embodiment, the substrate to be processed is a semiconductor wafer W, but may be a liquid crystal display device and a plasma display glass substrate, and various substrates such as optical, magnetic, and magneto-optical disk substrates. There may be. Further, the outer shape of the substrate is not limited to a circle but may be a square shape.
[0087]
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
[0088]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the substrate surface processing apparatus of the invention according to claim 1, the vapor concentration distribution and flow rate distribution on the substrate surface can be made uniform, and the substrate surface treatment using the vapor can be performed on the surface of the substrate. The effect that it can carry out uniformly within is produced.
[0089]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention which concerns on Claim 2, the effect of the invention of Claim 1 can further be improved.
[0090]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention concerning Claim 3, the effect of the invention of Claim 2 can further be improved.
[0091]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention which concerns on Claim 4, the effect of the invention in any one of Claim 1 to 3 can further be improved.
[0092]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention concerning Claim 5, the effect of the invention of Claim 4 can further be improved.
[0093]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention concerning Claim 6, the effect of the invention of Claim 5 can further be improved.
[0094]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention which concerns on Claim 7, the effect of the invention in any one of Claim 1-6 can be improved further.
[0095]
Moreover, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim 8, in the invention according to any one of claims 1 to 7, the temperature can be set to an optimum temperature for the substrate treatment with steam, and the substrate treatment is improved. There is an effect that it can be performed.
[0096]
Further, according to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim 9, in the invention according to any one of claims 1 to 8, in particular, the substrate surface can be uniformly vapor-phase etched or vapor-phase cleaned. There is an effect.
[0097]
Claims 10 According to the substrate surface treating apparatus of the invention according to claim 1, 9 The effects of the invention described in any of the above can be further improved.
[0098]
Claims 11 According to the substrate surface treating apparatus of the invention according to claim 1, 10 The effects of the invention described in any of the above can be further improved.
[0099]
Claims 12 According to the substrate surface treating apparatus of the invention according to claim 1, 11 The effects of the invention described in any of the above can be further improved.
[0100]
Claims 13 According to the substrate surface treating apparatus of the invention according to claim 1, 12 The effects of the invention described in any of the above can be further improved.
[0101]
Claims 14 According to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim, 13 The effect of the invention described in (1) can be further improved.
[0102]
Claims 15 According to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim, 13 Or 14 The effect of the invention described in (1) can be further improved.
[0103]
Claims 16 According to the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim, 15 The effect of the invention described in (1) can be further improved.
[0104]
And claims 17 According to the substrate surface treatment method of the present invention, a substrate surface treatment method having the same effects as the substrate surface treatment apparatus of the invention according to claim 1 can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustrative view for explaining the configuration of a substrate surface treatment apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG.
FIG. 2 is a side for explaining the configuration of a vapor-phase etching processing unit according to an embodiment of the present invention;
It is the illustration sectional drawing seen from the direction.
FIG. 3 is a view for explaining a configuration around a hydrofluoric acid vapor supply unit 90 according to an embodiment of the present invention;
It is the illustration sectional drawing seen from the side.
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration around a hydrofluoric acid vapor supply unit 90 according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along a cross-section of FIG. 3A-A.
[Figure 5] The configuration around the hydrofluoric acid vapor supply unit of the reference example will be described. It is an illustration sectional view seen from the side for.
[Explanation of symbols]
21 Loading opening
22 Unloading opening
31 Nitrogen gas supply source
32 Flow controller
33 Valve
34 Nitrogen gas supply piping
35 space
36 Hydrofluoric acid vapor supply path
36a inlet
37 Valve
38, 39 Shutter
40 Vapor phase etching unit (substrate surface treatment equipment)
41 Housing
41a Bottom of housing
42 Hydrofluoric acid aqueous solution
43 Generation mechanism of hydrofluoric acid vapor
44 Temperature control piping
45 Hot plate (substrate holding means)
45a Top surface of hot plate
45b Heater (substrate heating means)
46 Rotation drive mechanism
47 Spin axis
48 Bellows
49 Exhaust piping
49a Exhaust port
52 Flow controller
53 Valve
54 Nitrogen gas supply piping
55 Exhaust source
80 controller
85 treatment room
90 Hydrofluoric acid vapor supply unit (steam supply mechanism)
91 Supply room
91A Diffusion chamber (vapor diffusion chamber)
91B Diffusion chamber (vapor diffusion chamber)
91a Inner peripheral surface
91h clearance
92 Nozzle block
92a block hole
92b Block passage (passage)
93 Rectifying plate (rectifying member)
93a Slit hole (steam supply hole)
290 Hydrofluoric acid vapor supply unit (steam supply mechanism)
292 slit nozzle
292a Nozzle opening
292b Diffusion chamber (vapor diffusion chamber)
292c Nozzle passage (passage)
292d Slit hole (steam supply hole)
293 Connection piping
OW rotation axis (rotation axis of the substrate)
W Wafer (substrate)

Claims

In a substrate surface processing apparatus for supplying steam to the surface of a substrate and processing the surface of the substrate,
A substrate holding means for rotating the substrate about a rotation axis passing through the center of the substrate and perpendicular to the substrate while holding the substrate;
A steam supply mechanism for supplying steam toward the substrate held by the substrate holding means,
The steam supply mechanism is
A supply chamber provided at a position facing the substrate held by the substrate holding means, and having a vapor inlet;
Rectification having a slit-like vapor supply hole provided so as to partition the space including the substrate holding means and the space in the supply chamber, and for supplying the vapor in the supply chamber to the substrate held by the substrate holding means. A substrate surface treatment apparatus comprising: a member;

2. The substrate surface processing apparatus according to claim 1, wherein the vapor supply hole is provided so as to extend in a plane parallel to the surface of the substrate held by the substrate holding means.

The rectifying member has a rectifying surface facing the surface of the substrate held by the substrate holding means and extending around the vapor supply hole in the plane parallel to the surface of the substrate. 2. The substrate surface treatment apparatus according to 2.

4. The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the vapor supply hole is provided so as to intersect with a rotation axis of the substrate.

The substrate surface treatment apparatus according to claim 4, wherein the vapor supply hole is provided in a range covering at least a rotation radius of the substrate.

The substrate surface treatment apparatus according to claim 5, wherein the vapor supply hole is provided in a range covering at least a rotation diameter of the substrate.

The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising a passage which is communicated with the vapor supply hole and sandwiched between a pair of faces facing each other in parallel.

The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, further comprising a substrate heating unit that heats the substrate held by the substrate holding unit.

9. The substrate surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the vapor is a vapor containing an acid for removing a film on the surface of the substrate.

It said feed chamber, the substrate surface treating apparatus according to claim 1, characterized in that provided so as to cover the rotation radius of the at least substrate to 9.

It said feed chamber, the substrate surface treating apparatus according to claim 1, characterized in that provided so as to cover the rotation diameter of at least the substrate to 10.

It said feed chamber, the substrate surface treating apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises a cylindrical inner space to 11.

A nozzle block provided on the slit-like steam supply hole of the rectifying member in the supply chamber;
The nozzle block, the substrate surface treating apparatus according to any one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises a passage communicating the said steam supply hole and said supply chamber space.

14. The substrate surface processing apparatus according to claim 13 , wherein the space in the supply chamber is separated into one and the other diffusion chamber by the nozzle block.

The substrate surface processing apparatus according to claim 13 or 14 , wherein a block hole communicating with the vapor supply hole through the passage is opened on a side surface of the nozzle block.

The substrate surface processing apparatus according to claim 15 , wherein the block hole is opened on a side opposite to the introduction port.

In the substrate surface processing method of supplying steam to the surface of the substrate and processing the surface of the substrate,
A substrate rotation step of rotating the substrate about a rotation axis passing through the center of the substrate and perpendicular to the substrate;
A steam introduction step for introducing steam into a supply chamber provided at a position facing the substrate held by the substrate holding means;
Vapor is supplied to the surface of the substrate rotated in the substrate rotation step from a slit-like vapor supply hole of a rectifying member provided so as to partition the space including the substrate holding means and the space in the supply chamber. A steam supply process;
A substrate surface treatment method comprising: